Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ – tạo bông - lắng

Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ – tạo bông - lắng

Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG KEO TỤ – TẠO BÔNG - LẮNG I.Giới thiệu sơ lược nước thải dệt nhuộm : 1.Giới thiệu : Nước thải với khâu dệt nhuộm – hoàn tất vải nguồn gây ô nhiễm môi trường mạnh lượng chất , mà nguồn gây ô nhiễm chínhlà nước thải loại từ phân xưởng dệt nhuộm – hoàn tất vải thải Nước thải dệt nhuộm đa dạng phức tạp , bao gồm thành phần : Phẩm nhuộm • Chất hoạt động bề mặt • Chất điện ly • Chất ngậm • Chất tạo mơi trường • Tinh bột , chất oxi hóa … • Đã có hàng trăm loại hóa chất đặc trưng hịa tan dạng ion chất kim loại nặng làm tăng thêm tính độc hại khơng thời gian trước mắt mà cón lâu dài sau đến mơi trường sống Vì có thành phần độc hại , nước thải dệt nhuộm có khả gây nhiễm mạnh đến môi trường sức khỏe người Một đặc điểm thành phần nước thải không ổn định thay đổi theo công nghệ mặt hàng , việc xác định xác thành phần tính chất nước thải khơng dễ dàng Chính việc tìm hiểu thành phần , tính chất nước thải từ nghiên cứu cơng nghệ đề xuất cơng nghệ xử lí chúng việc làm thiết yếu Sơ đồ công nghệ dệt nhuộm : GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm Chuẩn bị sợi nguyên liệu Hồ sợi Chuẩn bị nhuộm : Rũ , hồ , nấu ,tẩy Làm bóng Nhuộm In Cầm màu Giặt , tẩy Hồ văng Co ủi Cạo lơng Kiểm gấp Đóng kiện Tính chất nước thải công đoạn : a Nguyên liệu dệt : GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm Ngun liệu dệt trực tiếp loại sợi Nhìn chung loại vải dệt từ loại sợi sau : • Sợi cotton : kéo từ sợi bơng vải , có đặc tính hút ẩm cao , xốp , bền môi trường kiềm , phân hủy mơi trường axit , cần phải xử lí kỹ trước loại bỏ tạp chất • Sợi pha PECO (Polyester cotton ) sợi hóa học dạng cao phân tử tạo thành từ trình tổng hợp hữu , hút ẩm , cứng ,bền trạng thái ướt sơ, sợi bền với axit bền với kiềm • Sợi cotton 100% , PE % , sợi pha 65% PE 35% cotton … b Nguyên liệu in hoa : Các phẩm nhuộm sử dụng bao gồm : • Phẩm nhuộm phân tán : phẩm không tan nước dạng phân tán dung dịch phân tán sợi , mạch phân tử thường nhỏ nhiều họ khác : anthraquinon , nitroanilamin …được dùng để nhuộm sơ : poliamide , poliester , axêtat … • Phẩm trực tiếp : Dùng để nhuộm vải cotton môi trường kiềm , thường muối sunfonat hợp chất hưu : R – SO3Na Kém bền với ánh sáng va giặt giũ • Phẩm nhuộm axit : đa số hợp chất sulfo chứa hay nhiều nhóm SO3H vài dẫn xuất chứa nhóm COOH dùng nhuộm trực tiếp loại tơ sợi chứa nhóm bazơ : len , tơ , poliamide … • Phẩm nhuộm hoạt tính : có cơng thức tổng qt : S – F – T = X , F : phân tử mang màu , S: nhóm tan nước (SO3Na, COONa) , T: gốc mang phản ứng ( nhóm clo hay vinyl ) , X : nhím có kah pảhn ứng … • Thuốc phản ứng sơ trực tiếp sản phẩm phụ HCl nên cần nhuộm môi trường kiềm yếu • Phẩm hồn ngun : bao gồm họ màu khác : indigo , dẫn xuất anthraquinon , phẩm sunfua … dùng để nhuộm ,sợi bơng , visco , sợi tổng hợp • Ngồi để mặt hàng bền đẹp thích hợp với nhu cầu , ngồi phẩm nhuộm cón sử dụng chất trợ khác : chất thấm , chất tải , chất giặt , chất GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm điện ly (Na2SO4) , chất đieu chỉnh pH ( CH3COOH , Na2CO3 , NaOH ) , chất hồ chóng mốc , hồ mềm , hồ láng , chất chống loang màu … c Từng công đoạn công nghệ : Chuẩn bị sợi nguyên liệu : sợi nguyên liệu nhập vào qua công đoạn đánh ống nhằm loại bỏ xơ ,cặn bẩn  Hồ sợi : tiến hành trước dệt có tác dụng tăn cường lực cho sợi trình dệt , sau hồ sợi xong vải đem dệt Hóa chất hồ sợi bao gồm : tinh bột , keo động vật , (cazein zelatin ) , chất làm mềm , dần thảo mộc , chất béo ,chất giữ ẩm CaCl2 , glyxerin , chất chống mốc fenol  Chuẩn bị nhuộm : bao gồm :  • Phân trục , tẩy giũ hồ Phân trục : xác định lượng phẩm màu nhuộm phụ gia khác theo khối lượng vải cần nhuộm o Nấu tẩy : có tác dụng phá hủy tạp chất xenluloza peptin chứa nitơ , pentoza ,… đồng thời tách dễ dàng axit béo khỏi vải , nhiệt độ lớn 850C sáp bị nóng chảy , nhũ hóa , tách khỏi bề mặt vải Mặt khác q trình nấu cón làm biến đổi cấu trúc xơ , dễ hấp phụ thuốc nhuộm Hóa chất công đoạn bao gồm : NaOH , NaHSO3 , Na2SiO3 , H2O2 , chất hoạt động bề mặt tác dụng nhũ hóa sáp , giảm sức căng bề mặt , tạo điều kiện cho dung dịch dễ thấm vào vải Tẩy trắng : công đoạn dùng cho sản xuất loại vải trắng , sau nấu thành phần vải chứa chất màu thiên nhiên chưa bị hủy hoại , đồng thời xenlulozơ có khả hấp phụ chất sẫm màu nước nấu o Giũ hồ : trình thực cách ngâm ủ hóa chất , sau giặt ép nước nóng để loại tạp chất , tinh bột … Thơng thường hóa chất cho vào acid lỗng , NaOH , chất oxi hóa H2O2 , men gốc thực vật , động vật , xà … o Nhuộm sợi : Được tiến hành sau hoàn tất công đoạn chuẩn bị nhuộm Trong giai đoạn ta sử dụng hóa chất :NaOH , CH3COOH , chất tạo môi trường kiềm hay axit , phẩm nhuộm chất hoạt  GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuoäm động bề mặt , chất khử , chất điện ly Đối với mặt vải khác đòi hõi phẩm nhuộm môi trường khác Tẩy giặt : Nhằm làm vải , loại bỏ tạp chất , màu thuốc nhuộm thừa … qui trình tẩy giặt bao gồm xà phịng hay hóa chất giặt tổng hợp nhiệt độ khoảng 800 C , sau xả lạnh với chất tẩy giặt thơng dụng : xà phịng , sơđa  Cơng đoạn hồn tất : cơng đoạn cuối tạo vải có chất lượng tốt theo yêu cầu : chống mốc , chống cháy , mềm , chống màu …hoặc trở trạng thái tự nhiên sau trình căng kéo , co rút khâu trước hay thẳng nếp ngắn  Khả gây ô nhiễm nước thải : Nước thải dệt nhuộm đa dạng phức tạp Các loại hóa chất sử dụng : phẩm nhuộm ,, chất hoạt động bề mặt , chất điện ly ,chất ngậm , chất tạo môi trường , tinh bột , men , chất oxi hóa … có hàng trăm loại hóa chất đặc trưng , chất hòa tan dạng ion chất kim loại nặng làm tăng thêm tính độc hại khơng thời gian trước mắt mà cón lâu dài sau đến môi trường sống Công nghệ dệt nhuộm sử dụng lượng nước thải lớn phục vụ cho công đoạn sản xuất đồng thời thải lượng nước thải lớn tương ứng bình quân khoảng 12 – 300 m3 / vải Trong số hai nguồn nước cần giải từ công đoạn dệt nhuộm nấu tẩy Nước thải tẩy giặt có pH lớn từ – 12 , hàm lượng chất hữu cao (COD = 1000 – 3000 mg/l ) thành phần chất tẩy gây nên Độ màu nước tẩy lớn giai đoạn tẩy ban đầu ên đến 10.000 Pt – Co , hàm lượng cặn lơ lửng SS đạt đền trị số 2000 mg/l , nồng độ giảm dần cuối chu kì xả giặt Thành phần nước thải chủ yếu bao gồm : thuốc nhuộm thừa , chất hoạt động bề mặt , chất oxi hóa , sáp xút , chất điện ly v v… Còn thành phần nước thải nhuộm khơng ổn định đa dạng , thay đổi nhà máy nhuộm loại vải khác Nhìn chung nước thải dệt nhuộm bao gồm gốc : R – SO 3Na , N – OH , R – NH2 , R – Cl pH nước thải thay đổi từ – 14 , độ màu cao lên đến 50.000 Pt – Co , hàm lượng COD thay đổi từ 80 – 18000 mg/l Tùy theo loại phẩm nhuộm mà ảnh hưởng đến tính chất nước thải GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm Thành phần tính chất nước thải thay đổi liên tục ngày Nhất nhà máy sản xuất theo qui trình gián đoạn , công đoạn giặt , nấu tẩy , nhuộm thực máy , tùy theo giai đoạn nước thải biến đổi , dân đến độ màu , hàm lượng chất hữu , độ pH , hàm lượng cặn không ổn định Bên cạnh hai nguồn đặc trưng , nước thải khâu hơ sợi , giặt xả có hàm lượng hữu cao , Ph vượt tiêu chuẩn xả thải nhiên công đoạn hồ sợi , lượng nước sử dụng nhỏ , toàn phẩm hồ đượ bám vải , nước thải xả làm vệ sinh thiết bị nên không đáng kể Nước thải công nghệ dệt nhuộm gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường sống : độ màu , pH , TS , COD ,nhiệt độ vượt tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn Hàm lượng chất bề mặt cao , thải vào nguồn nước sông , kênh rạch tạo màng nội bề mặt , ngăn cản khuếch tán oxi vào môi trường gây nguy hại chi hoạt động thủy sinh vật , mặt khác số hóa chất chứa kim loại crôm ,nhân thơm , phần chứa độc tố khơng tiêu diệt thủy sinh vật mà cón gây hại trực tiếp đến dân cư khu vực lân cận gây số bệnh nguy hiểm ung thư Điều quan trọng độ màu cao , việc xả thải liên tục vào nguồn nước làm cho độ màu tăng dần , dẫn đến trạng nguồn nước bị đục , thuốc nhuộm thừa có kảh hấp thụ ánh sáng , ngăn cản khuếch tán ánh sáng vào nước , thực vật bị hủy diệt, sinh thái nguồn nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng II Quá trình keo tụ , tạo : Cấu tạo hạt keo : Đường kính hạt < µ m , thành phần gây độ đục • Các hạt cặn nguồn Silic , hợp chất hữu có điện tích âm , ngược lại hydroxit Al, Fe mang điện tíc dương Khi cân điện động nước bị phá vỡ , thành phần mang điện tích kết hợp dính kết nguyên tử ion tự , tổ hợp gọi hạt keo hạt keo kị nước keo háo nước • Kị nước : Khơng lực với nước , dễ keo tụ , phần lớn keo vơ • Háo nước : Ai lực mạnh với nước , hấp thụ nước cản trở trình keo tụ , phần lớn chất hữu GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm • Lực đẩy tĩnh điện có xu hướng ngăn cản kết hợp hạt keo tích điện dấu va Khi hạt keo xích lại gần ban đấu lục đẩy tĩnh điện lớn lực hút phân tử nên hợp lực tăng dần Nếu hạt keo có lượng động học lớn lực đẩy tĩnh điện , chúng xích lại gần , lực hút phan tử chúng tăng nhanh hạt dính kết với • Trong thực tế việc tăng lượng động học hạt keo khó thực nên phương pháp thông dụng giảm lực đẩy tĩnh diện hạt keo , nghĩa giảm điện Zeta hạt keo Để lực hút phân tử thắng lực đẩy tĩnh điện điện zeta hạt keo phải nhỏ 0.03 V trình keo tụ đạt hiệu cao điện Zeta khơng Tính chất bề mặt hạt keo: Là yếu tố quan trọng gây khó khăn lắng trọng lực • Hấp phụ : có khuynh hướng kéo chất xung quanh lực vạn vật hấp dẫn • Tính điện động : hạt keo thường mang điện tích ion hóa cúa nhóm chức bề mặt hấp thụ ion dung dịch bên ngồi • Điện chuyển : hạt di chuyển phía cực mang điện tích trái dấu tốc độ tỉ lệ với Gradien điện hình thành dung dịch • Điện Zeta : Khi hạt chuyển động trường điện , phần nước gần bề mặt chuyển động hình thành mặt cắt khối dung dịch lớp nước kéo theo Điện Zeta điện mặt cắt Cơ chế keo tụ – tạo : Cơ chế tạo cầu nối : • Phản ứng : Hấp phụ ban đầu liều lượng polime tối ưu Phân tử polime dính vào hạt keo • Phản ứng : Hình thành bơng cặn Đi polime hấp phụ duỗi gắn kết với vị trí trống bề mặt hạt keo khác  hình thành bơng cặn GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm • Phản ứng : Hấp phụ lần hai polime Nếu đoạn cuối duỗi khơng tiếp xúc với vị trí trống hạt khác  gấp lại tiếp xúc với mặt khác hạt  ổn định lại • Phản ứng : liều lượng polime dư Nếu polime thêm vào dư nhiều , bề mặt hạt bảo hịa đoạn polime  khơng có vị trí trống để hình thành cầu nối  hạt keo ổn định trở lại • Phản ứng : Vỡ cặn , vỡ vụn cặn xáo trộn nhiều • Trong tồn q trình (5 phản ứng tên ) Cơ chế : Hấp phụ tạo cầu nối Cơ chế phụ : Trung hịa điện tích 4.Q trình keo tụ tạo : Khi chất keo tụ co vào nước nước thải , hạt keo nước bị mật tính ổn định , tương tác với , kết cụm lại hình thành bơng cặn lớn , dễ lắng Q trình tính ổn định hạt keo q trình lý hóa phức tạp , giải thích dựa chế sau : • Giảm điện Zeta tới giá trị mà tác dụng lực hấp dẫn Vander Waals với lượng khuấy trộn cung cấp thêm ,các hạt keo trung hòa điện kết cụm tạo thành bơng cặn • Các hạt kết cụm hình thành cầu nối nhóm hoạt tính hạt keo • Các bơng cặn hình thành lắng xuống bắt giữ hạt keo quĩ đạo lắng xuống Q trình keo tụ thơng thường áp dụng khử màu , hàm lượng cặn lơ lửng xử lí nước thải 5.Các phương pháp keo tụ : a Keo tụ chất điện ly : Bản chất phương pháp cho thêm vào nước chất diện ly dạng ion ngược dấu Nhờ chuyển động Brown hạt keo với điện tích bé va chạm dễ kết dính lực hút phân tử tạo nên cặn ngày lớn Quá trình keo tụ chất điện ly đánh chế keo tụ tối ưu sử dụng chất điện ly với ion có hóa trị lớn hiệu keo tụ cao liều lượng chất điện ly giảm GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm Phương pháp keo tụ chất điện ly đòi hỏi liề lượng chất keo tụ cho vào nước phải xác Nếu nồng độ chất điện ly nước vượt mức cần thiết gây q trình tích điện trở lại hạt keo , làm điện Zeta tăng lên hiệu keo tụ giảm b Keo tụ hệ keo ngược dấu (keo tụ phương pháp hóa lý): Q trình keo tụ thực cách tạo nước hệ keo tích điện ngược dấu với keo cặn bẩn nước thiên nhiên hạt keo tích điện trái dấu trung hòa lẫn Chất keo tụ thường sử dụng phèn Al Fe đưa vào nước dạng dung dịch hòa tan , sau phản ứng thủy phân chúng tạo thành hệ keo mang điện tích dương có khả trung hịa loại keo mang điện tích âm Q trình keo tụ xảy sau : Khi cho phèn vào nước , phân ly thành ion hịa tan theo phương trình : Al2(SO4)3  2Al3+ + SO42- FeCl3  Fe3+ Cl- + Các ion kim loại mang điện tích dương mặt tham gia vào q trình trao đổi với cation nằm lớp điện tích kép hạt keo tự nhiên mang điện tích âm , làm giảm điện động Zeta , giúp cho hạt keo dễ dáng liên kết với lực hút phân tử , tạo cặn lắng Mặt khác ion kim loại tự lại kết hợp với phân tử nước phản ứng thủy phân : Al3+ + H2O  Al(OH)3 + 3H+ Fe3+ + H2O  Fe(OH)3 + 3H+ Các phân tử Al(OH)3 Fe(OH)3 hạt keo mang điện tích dương có khả kết hợp với hạt keo tự nhiên mang điện tích âm tạo thành cặn Đồng thời phân tử Al(OH)3 Fe(OH)3 kết hợp với anion có nước kết hợp với tạo bơng cặn có hoạt tính bề mặt cao Các bơng cặn lăng xuống hấp thụ theo hạt keo , cặn bẩn , hợp chất hữu , chất mùi vị …tồn trạng thái hịa tan lơ lửng nước Từ ta thấy nồng độ phân tử Al(OH)3 Fe(OH)3 nước sau trình thủy phân chất keo tụ yếu tố định hiệu keo tụ GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm Trong thực tế , lượng phèn tối ưu sử dụng cho nguồn nước xác định cụ thể thực nghiệm nguồn nước , sử dụng theo bảng sau : Lượng phèn cần thiết theo hàm lượng cặn nước nguồn : Hàm lượng cặn nước nguồn (mg/l) Đến 100 100 – 200 200 – 400 400 – 600 600 – 800 800 – 1000 1000 – 1400 1400 – 1800 1800 – 2200 Lượng phèn Al2(SO4)3 (mg/l) 15 – 25 18 – 30 24 – 40 28 – 45 33 – 55 36 – 60 39 – 65 45 – 75 48 – 80 c Tăng cường trình keo tụ hợp chất cao phân tử : Các hợp chất cao phân tử gốc vô axit silic hoạt hóa , gốc hữu polyacrylat , polyacrylamin dùng để làm chất tăng cường cho trình keo tụ phèn Trong vài trường hợp chất dùng làm chất keo tụ thay phèn Khác với phương pháp keo tụ chất điện ly hệ keo ngược dấu , chế phản ứng chủ yếu tương tác hóa học Do hình dạng kích thước cao phân tử lớn dài nên hợp chất cao phân tử keo tụ hạt cặn bẩn nước dạng liên kết chuỗi , kiểu thuận lợi cho trình hình thành lắng cặn Tuy nhiên hợp chất cao phân tử địi hỏi cơng nghệ sản xuất cao nên biện pháp áp dụng kỹ thuật xử lý nước nước ta d.Keo tụ tiếp xúc : Lợi dụng khả kết bám hạt cặn lên bề mặt hạt vật liệu lọc cát … nhà khoa học Liên Xô (cũ ) đưa phương pháp lọc tiếp xúc dựa nguên lý keo tụ tiếp xúc GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 10 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm v1 = 0.75(2 × 3.14 × R1 × / 60) v1 = 0.75(2 × 3.14 × 0.7 × / 60) = 0.44 m / s ) v2 = 0.75(2 × 3.14 × R2 × / 60) v2 = 0.75(2 × 3.14 × 0.5 × / 60) = 0.314 m / s ) • Năng lượng cần thiết cho bể là: N = 51 ×Cd × f × v 3 N = 51 ×Cd × f × (v1 + v2 ) N = 51 ×1.38 × 0.28 × (0.44 + 0.314 ) N = 2.29 ( w) • Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước: W= • N 2.29 = = 0.395(W ) V 5.8 Gradien vận tốc : G = 10 W 0.395 = 10 = 65.5( s −1 ) µ 0.0092 G = 66( s −1 ) ∈ (60 ÷ 70)( s −1 ) µ : độ nhớt động học nước (NS/m2) b.Tương tự ngăn 2: • Chọn số vịng quay cánh khuấy : n1 = (v/ph) • Vận tốc tương đối cánh khuấy so với nước: v = 0.75(2 × π × R × n / 60) Do có hai cánh khuấy ứng với hai bán kính R1 R2 , nên: GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 30 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm v1 = 0.75(2 × 3.14 × R1 × / 60) v1 = 0.75(2 × 3.14 × 0.7 × / 60) = 0.33(m / s ) v2 = 0.75(2 × 3.14 × R2 × / 60) v2 = 0.75(2 × 3.14 × 0.5 × / 60) = 0.236 (m / s ) • Năng lượng cần thiết cho bể là: N = 51 ×Cd × f × v 3 N = 51 ×Cd × f × (v1 + v2 ) N = 51 ×1.38 × 0.28 × (0.33 + 0.236 ) N = 0.967 ( w) • Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước: W= • N 0.967 = = 0.167(W ) V 5.8 Gradien vận tốc : G = 10 W 0.167 = 10 = 42.6( s −1 ) µ 0.0092 G = 43( s −1 ) µ : độ nhớt động học nước (NS/m2) c.Tương tự ngăn 3: • Chọn số vịng quay cánh khuấy : n1 = (v/ph) • Vận tốc tương đối cánh khuấy so với nước: v = 0.75(2 × π × R × n / 60) Do có hai cánh khuấy ứng với hai bán kính R1 R2 , nên: GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 31 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm v1 = 0.75(2 × 3.14 × R1 × / 60) v1 = 0.75(2 × 3.14 × 0.7 × / 60) = 0.22(m / s ) v2 = 0.75(2 × 3.14 × R2 × / 60) v2 = 0.75(2 × 3.14 × 0.5 × / 60) = 0.157 (m / s ) • Năng lượng cần thiết cho bể là: N = 51 ×Cd × f × v 3 N = 51 ×Cd × f × (v1 + v2 ) N = 51 ×1.38 × 0.28 × (0.22 + 0.157 ) N = 0.286 ( w) • Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước: W= • N 0.286 = = 0.0493(W ) V 5.8 Gradien vận tốc : G = 10 W 0.0493 = 10 = 23.15( s −1 ) µ 0.0092 G = 23( s −1 ) (20 ữ 30)(s ) : nht động học nước (NS/m2) d Tính lưu lượng qua khe kích thước khe: • Để cho Gradien vận tốc giảm cách đặn ta chọn Gradien vận tốc qua tường chắn sau: • Tường ngăn ngăn ngăn là: G12 = • 66 + 43 = 54.5( s −1 ) Năng lượng cần để đạt G12=54.5 (s-1) GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 32 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Deọt nhuoọm W = G2 ã 0.0 = 4.52 = 0.2 3w / m ) ( 100 100 Tổn thất áp lực qua tường: ht = 102.W Q×γ Với : Q: lưu lượng = 500 m3/nđ = 5.8 (m3/s) W: Năng lượng cần cho m3 nước (Kw/m3) γ : trọng lượng riêng nước = 1000 (kg/m3) ht = • • 102 × 0.273 × 10−3 = 0.0048(m) 5.8 × 10−3 × 1000 Chọn chiều cao khe là: H = 0.04 (m) Lưu lượng qua khe : Q = mo.B.(2g.H3)1/2 Trong : B: chiều ngang ngăn 1.7 (m) g: Gia tốc trọng trường = 9.81 (m2/s) H: Chiều cao khe = 0.04 (m) mo: Hệ số lưu lượng Mà: mo = (1 + 0.2 × hn ht 1/ H ).( ) (0.402 + 0.054× ) P H P Với : hn = H – ht = 0.04 – 0.0048 = 0.0352 (m) P = Hn - hn = – 0.0352 = 1.965 (m) Suy : mo = (1 + 0.2 × 0.0352 0.0048 1/ 0.04 ).( ) (0.402 + 0.054× ) 1.965 0.04 1.965 mo = 0.1995 • Lưu lượng qua khe: GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 33 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm Q = 0.1995 × 1.7 × (2 × 9.81 × 0.043)1/2 = 0.012 (m3/s) Q = 12 (l/s) > 5.8 (l/s) • Chọn lại chiếu cao khe: H = 0.02 (m) hn = H – ht = 0.02 – 0.0048 = 0.0152 (m) P = Hn - hn = – 0.0152 = 1.9848 (m) Suy : mo = (1 + 0.2 × 0.0152 0.0048 1/ 0.04 ).( ) (0.402 + 0.054ì ) 1.9848 0.02 1.9848 mo = 0.25 ã Lu lượng qua khe: Q = 0.25 × 1.7 × (2 × 9.81 × 0.023)1/2 = 0.0053 (m3/s) Q = 5.3 (l/s) < 5.8 (l/s) • • • • Vậy chọn chiều cao khe H = 0.022 (m) Diện tích ngang khe : 0.022 × 1.7(m) = 0.0374 (m2) Chia làm ba lỗ , lỗ có diện tích ngang = 0.125 (m2) Kích thước lỗ là: 10 × 12.5 (cm) Tường ngăn ngăn ngăn là: G12 = • 43 + 23 = 33(s −1 ) Năng lượng cần để đạt G12=33 (s-1) W = G2 ã 0.0092 = 332 = 0.1( w / m ) 100 100 Tổn thất áp lực qua tường: ht = 102.W Q×γ Với : Q: lưu lượng = 500 m3/nđ = 5.8 (m3/s) W: Năng lượng cần cho m3 nước (Kw/m3) GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 34 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm γ : trọng lượng riêng nước = 1000 (kg/m3) 102× 0.1× 10−3 ht = = 0.00176 0.0018(m) 5.8 ì 103 ì 1000 ã • Chọn chiều cao khe là: H = 0.03 (m) Lưu lượng qua khe : Q = mo.B.(2g.H3)1/2 Trong : B: chiều ngang ngăn 1.7 (m) g: Gia tốc trọng trường = 9.81 (m2/s) H: Chiều cao khe = 0.03 (m) mo: Hệ số lưu lượng Mà: mo = (1 + 0.2 × hn ht 1/ H ).( ) (0.402 + 0.054× ) P H P Với : hn = H – ht = 0.03 – 0.0018 = 0.0282 (m) P = Hn - hn = – 0.0282 = 1.972 (m) Suy : mo = (1 + 0.2 × 0.0282 0.0018 1/ 0.03 ).( ) (0.402 + 0.054× ) 1.972 0.03 1.972 mo = 0.158 • Lưu lượng qua khe: Q = 0.158 × 1.7 × (2 × 9.81 × 0.033)1/2 = 0.00618 (m3/s) Q = 6.18 (l/s) > 5.8 (l/s) • Chọn lại chiếu cao khe: H = 0.01 (m) hn = H – ht = 0.01 – 0.0018 = 0.0082(m) P = Hn - hn = – 0.0082= 1.9918 (m) Suy : GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 35 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm mo = (1 + 0.2 × 0.0082 0.0018 1/ 0.01 ).( ) (0.402 + 0.054× ) 1.9918 0.01 1.9918 mo = 0.2286 • Lưu lượng qua khe: Q = 0.2286 × 1.7 × (2 × 9.81 × 0.013)1/2 = 0.00172 (m3/s) Q = 1.72(l/s) < 5.8 (l/s) • • • • Vậy chọn chiều cao khe H = 0.0283 (m) Diện tích ngang khe : 0.0283 × 1.7(m) = 0.04811 (m2) Chia làm ba lỗ , lỗ có S = 0.016 (m2) Vậy chọn kớch thc : 10 ì 16 (cm) ã Nc t bể tạo bơng sang bể lắng ống trịn : v = 0.15 – 0.3 (m/s) Chọn v = 0.2 (m/s) • Diện tích mặt cắt ngang máng tràn là: S = Q/v = 5.8 × 10-3/0.2 = 0.029 (m2) Đường kính ống: D= 4S × 0.029 = ≈ 20(cm) π 3.14 • Chọn chiều cao bảo vệ : h = 0.4 (m) • Chiều cao thực: Ht = 2.4 (m) • Kích thước bể tạo bụng = 1.7 ì 1.7 ì 2.4 (m) ã Chn bề dày bể 20 (cm) 7.Tính tốn bể lắng trịn: • • • • Thời gian lưu nước : t = – ( h ) Chiều sâu bể : – (m) Tỉ số dài / rộng : – Tải trọng bề mặt : 30 – 60 (m3/m2.nđ) • SS vào = 250 ( mg/l) tiêu chuẩn nước thải loại B : GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 36 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm SS = 30 (mg/l) Hiệu suất : (250 – 30)/250 = 88% • Chọn tải trọng bề mặt: LA =20 (m3/m2.nđ) • Diện tích bề mặt: AL = Q/L = 500 / 20 = 25 (m2) • Đường kính bể : D2 4A × 25 D= = = 5.65(m) π 3.14 A=π × • Đường kính ống trung tâm: d = 20%.D = 20%*5.65 = 1.13 (m) • Tính tốn lớp bùn tạo : Với lưu lượng Q = 500 (m3/nđ) Dùng phèn Al2(SO4)3.18H2O  Khi cho phèn vào phản ứng thủy phân xảy :   Al2(SO4)3.18H2O + H2O  Al(OH)3 + H2SO4 + 18 H2O 666 g 156 g 1000 mg ?  Lượng phèn sử dụng ngày: m1 = Q hàm lượng phèn hiệu suất sử dụng phèn m1= 500.1000.10-3 (kg/m3) 90% m1= 450 (kg)  Lượng Al(OH)3 tạo tương ứng ngày : GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 37 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm m= 450× 156 = 105.41(kg ) 666  Hàm lượng SS bị keo tụ ngày: SS vào = 250 (mg/l) SS = 30 (mg/l)  Hiệu suất sử lý : η= 250 − 30 = 88% 250  Khối lượng bùn SS tạo : m2 = 88%.250.10-3(kg/m3).500 m2 =110 (kg)  Vậy tổng lượng bùn tạo là: m = m1 + m2 m = 105.41 + 110 = 215.41 (kg)  Thể tích bùn tạo thành ngày đêm: V= m 215.41(kg ) = = 5.38(m ) C 40(kg / m ) Trong : C Hàm lượng chất rắn bùn chọn 40 (kg/m3)  Chiều cao chứa bùn tương ứng : 4.V × 5.38 = = 0.215(m) π D 3.14 × 5.65 hb = 0.2(m) hb =  Chọn thời gian rút bùn là: t = (phút) = 300 (s) , ngày lần  Lưu lượng bùn lần rút: qb = V 5.38 = = 0.009(m / s) t × n 300 ×  Đường kính ống bùn: Chọn vận tốc chảy bùn v = 0.5 (m/s) GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 38 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm D= • • Chiều cao lớp bùn : hb = 0.2(m) Chiều cao đáy đặt ống bùn thu bùn: ht = 0.2 (m) Chọn chiều cao bể : H = (m) Chiều cao bảo vệ : hbv = 0.4 (m) Chiều cao tổng cộng : Htc = + 0.2 + 0.2 + 0.4 = 3.8 ã ã ã 4.q ì 0.009 = = 0.15(m) = 150(mm) π v 3.14 × 0.5 (m) • Chiều cao ống trung tâm h = 60% H = 60% = 0.18 (m) • Kiểm tra lại thời gian lưu nước : Thể tích phần lắng: π × (D − d ) × H π Vl = × (5.65 − 1.132 ) × Vl = 72.17(m ) Vl = Thời gian lưu nước: T = Vl /Q = 72.17 × 24/500 = 3.46 (h) T = 3.46 (h) ∈ ( – h ) thỏa điều kiện Vậy kích thước bể lắng : cao = H = 3.8 (m) Đường kính D = 5.65 (m) • Cao trình bể trộn , bể tạo bơng , bể lắng đặt chênh độ cao > 0.3m để tạo áp lực cho nước chảy qua dễ dàng 8.Tính tốn lượng vơi sử dụng để trung hịa: Phương trình phản ứng xảy ra: CaO + H2O = Ca(OH)2 56 g 74g Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 74g 98g Khối lượng H2SO4 tạo thành cho phèn vào tạo bơng: GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng + H2O SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 39 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm m= 450 × 294 = 198.65(kg ) 666 Khối lượng Ca(OH)2 cần thiết : m= 198.65 × 74 = 150( kg ) 98 Khối lượng CaO cần thiết là: 150.56/74 = 113.5 (kg) Hàm lượng phèn sử dụng ngày đêm: m 113.5 = = 0.252(kg / m ) Q.η 500 × 90% P = 252(mg / l ) P= Tương tự ta tính kho chứa vơi: F= Q.P.T α 500× 252× 20× 1.3 = = 2.13(m ) 10000Pk h.Go 10000 70× × 1.1 × Trong đó: Q: cơng suất trạm bơm xử lí = 500 (m3/nđ) P: liều lượng phèn tính tốn , P = 252(mg/l) T: thời gian trữ hóa chất kho, T ≥ 15 ngày, chọn T = 20 ngày α :hệ số tính đến diện tích lại thao tác kho, α = 1.3 Pk: độ tinh khiết phèn, Pk = 70.% -h : chiều cao cho phép hóa chất, phèn nhôm cục, h = 2m Go: khối lượng riêng hóa chất, Go = 1.1 tấn/m3 Vậy chọn diện tích kho chứa phèn : F = × 1.5 = (m2) VI Tính tốn giá thành: 1.Chi phí xây dựng: Kinh phí xây dựng bao gồm tồn kinh phí xây dựng bể xử lý, khu nhà điều hành, nhà kho, phịng thí nghiệm, hệ thống nước STT Cơng trình Thể tích A 01 Đơn vị tính Đơn giá (triệu) Thành tiền (triệu) 1.8 32.4 PHẦN XÂY DỰNG Hố thu gom GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng 18 m3 SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 40 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm 02 Bể điều hịa 65 m3 1.8 117 03 Bể lắng I 58 m3 1.8 104.4 04 UASB (2 đơn nguyên) 279.3 m3 1.8 05 Bể Aerotank 312.5 m3 1.8 562.5 06 Bể keo tụ 0.6 m3 1.8 0.6 07 Bể tạo 6.94 m3 1.8 12.5 08 Bể lắng II 105.25 m3 1.8 189.45 09 Bể chứa bùn m3 1.8 16.2 10 Bể nén bùn 28.13 m3 1.8 50.634 11 Máy nén bùn 12 Nhà điều hành 48 m3 0.9 43.2 Tổng cộng kinh phí đầu tư xây dựng : 1631.584 502.74 (triệu VNĐ) 6.2.Chi phí cung cấp máy móc - thiết bị : Bao gồm tồn chi phí mua sắm (trong ngồi nước) thiết bị, gia cơng chế tạo thiết bị, hệ thống điện điều khiển, van, đường ống… STT TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG ĐƠN VỊ THÀNH TIỀN (triệu) (triệu) 01 Song chắn rác 25mm 1 02 Lưới chắn rác 2mm 0.5 0.5 03 Bơm nước thải bể thu gom công suất hp 16 GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 41 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm 04 Bơm nước thải bể điều hịa cơng suất hp 10 05 Máy thổi khí bể điều hịa cơng suất 1.35 hp 20 40 06 Nắp bể UASB 0.6 0.6 07 Đầu đốt khí Biogas 225 225 08 Bộ hướng dòng bể UASB 30 30 09 Máng thu nước cưa thép bể UASB kích thước 4,4 m; cao 0,19 m, dày 0.03 m ( ) 400kg 0.012 (triệu/kg) 4.8 10 Bơm nước vào bể UASB công suất hp 5 11 Máy thổi khí bể Aerotank công suất hp máy ( máy hoạt động, máy dự phòng) 25 75 12 Đầu phân phối khí bể Aerotank 36 đĩa 0.1 3.6 13 Máng thu nước cưa thép bể lắng II kích thước 17.75 ; dày 0,03 m, cao 0.19 m 809.4 kg thép 0.012 9.713 (khối lượng riêng (triệu/kg) thép 8000 kg/m3thép 14 Hộp thu váng, bọt bể lắng 1.5 1.5 15 Máng thu nước cưa bể nén bùn thép dài 10.05m, cao 0,19 m; dày 0,03 m 458.28 kg thép 0.012 5.5 GVHD – Nguyeãn Thị Thanh Phượng (triệu/kg) SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 42 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm 16 Dàn quay bể lắng I, bể lắng II, bể nén bùn, 30+ 35 + 90 17 Thùng pha dung dịch nhựa, thể tích m3 0.2 0.6 18 Bơm định lượng dung dịch 15 19 Tủ điện điều khiển 20 20 22 Hệ thống đường điện kỹ thuật Toàn hệ thống 15 15 23 Hệ thống đường ống cơng nghệ Tồn hệ thống 15 15 24 Các chi tiết phụ phát sinh 25 20 Tổng cộng chi phí đầu tư cho thiết bị : 603.813 (triệu đồng.) 6.3 Chi phí xử lý m3 nước thải : 6.3.1 Chi phí xây dựng : Tổng kinh phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho phương án là: T = Chi phí xây dựng + Chi phí thiết bị, máy móc = 1631.584 +603.813 = 2235.397 (triệu đồng ) Chi phí xây dựng khấu hao 30 năm, chi phí máy móc thiết bị khấu hao 15 năm Vậy tổng chi phí khấu hao : Tkh = 1631.584 603.813 + = 74.64 (triệu đồng /năm) 30 15 = 0.2045 (triệu đồng / ngày) 6.3.2 Chi phí hóa chất : Lượng phèn tiêu thụ ngày : 500 kg Vậy chi phí phèn tiêu thụ : H = 500 (kg/ngày )× 2.000 đồng/kg = ( triệu đồng/ngày) 6.3.3.Nhân công: GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 43 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm Số nhân cơng : 2người Lương tháng bình quân : triệu đồng / cơng nhân Chi phí nhân cơng tính cho ngày : N = 2.000.000/30 = 67.000 đồng/ngày 6.3.4.Chi phí điện : Chi phí điện D, khoảng 300 đồng / m3, tương ứng 120.000 đồng/ ngày 6.3.5 Chi phí sửa chưã nhỏ : Chi phí sửa chữa nhỏ năm ước tính % tổng số vốn đầu tư vào cơng trình xử lý : S = 0,01× T = 0,01× 2235.397 triệu = 22.354 triệu đồng / năm = 0.0612 triệu đồng /ngày = 61 200 đồng / ngày Tổng chi phí cho ngày vận hành hệ thống xử lý nước thải : Tvh = D + H + N + S = 120.000 + 1.000.000 + 67.000 +61.200 =1.248.000 (đồng /ngày) Chi phí tính cho m3 nước thải xử lý : C =( Tkh + Tvh )/ 500m3 = (204500 + 1258000 )/400 ≈ 2905đồng /m3.ngày GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 44 ... xử lí bùn hoạt tính hiếu khí, kị khí xử lí sinh học hiếu khí tiếp xúc Phương pháp chọn lựa để xử lí : Keo tụ – tạo – lắng Công nghệ keo tụ – tạo : Keo tụ Tạo Lắng Ưu khuyết điểm công nghệ xử. .. tạo – lắng tách riêng GVHD – Nguyễn Thị Thanh Phượng SVTH: Lê Thị Hằng - 90100799 17 Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm Keo tụ Lắng Tạo bơng b Kết hợp bể lắng với buồng trộn keo. .. phần nước thải nhuộm không ổn định đa dạng , thay đổi nhà máy nhuộm loại vải khác Nhìn chung nước thải dệt nhuộm bao gồm gốc : R – SO 3Na , N – OH , R – NH2 , R – Cl pH nước thải thay đổi từ –